Теоретические основы процессов

Измельчением называют процесс деления твердого тела на части, при этом путем приложения внешних сил преодолеваются силы молекулярного притяжения в измельчаемом твердом теле и образуются новые поверхности.

Измельчение широко применяется в химической технике, так как применение измельченных твердых тел позволяет значительно ускорить растворение, химическое взаимодействие, обжиг и другие процессы, протекающие тем быстрее, чем больше поверхность участвующих в них твердых тел.

Процесс измельчения материалов принято разделять на две стадии – дробление и помол.

В зависимости от размеров наиболее крупных кусков исходного и измельченного материала ориентировочно различают следующие виды измельчения:

Виды измельчения	Размеры кусков до измельчения, мм	Размеры кусков после измельчения, мм	Степень измельчения
Крупное измельчение	1500-300	300-100	2-6
Среднее измельчение	300-100	50-10	5-10
Мелкое измельчение	50-10	10-2	10-50
Тонкое измельчение	10-2	2-75*10-3	~100
Сверхтонкое измельчение	2-75*10-3	75*10-3-1*10-4	-

Задачей дробления является выбор режимов работы дробилок, обеспечивающих минимальный выход отсевов дробления.

Выбор дробилок по стадии дробления основывается на двух принципах: - производительность дробилки должна обеспечить достижение проектной производительной мощности ДСЗ;

• крупность продукта дробления (максимальные зерна) должна удовлетворять требованиям к крупности питания дробилки последующей стадии дробления.

Процесс измельчения характеризуется степенью измельчения, т.е. отношением размеров кусков (зерен) исходного продукта к размеру кусков (зерен) конечного продукта.

Степень измельчения показывает, во сколько раз уменьшится размер куска (зерна) материала при его измельчении:

где Dср - средневзвешенный размер кусков исходного продукта, м;

dср - средневзвешенный размер кусков конечного продукта, м;

Средневзвешенный размер куска определяется следующим образом. Смесь материала конечного (или исходного) продукта с помощью набора сит или решет разделяют на несколько фракций. В каждой из фракций определяется средний размер куска как полусумма размеров максимального и минимального кусков:

где d₁ – средний размер максимального куска, м;

d₂ – средний размер минимального куска, м.

Затем определяется средневзвешенный размер d_ср.в. куска в конечном или исходном продукте:

где d_ср1, d_cр2, d_ср3, …, d_срn – средние размеры кусков каждой фракции, м;

с₁, с₂, с₃, …, с_n – процентное содержание каждой фракции в продукте.

Средний размер отдельного куска определяется по формуле:

или

где a, b, c – геометрические размеры куска, м.

При дроблении получить материал высокой степени измельчения невозможно, поэтому в ряде случаев приходится процесс дробления производить в несколько стадий, в двух-трех последовательно установленных машинах.

Дробление и особенно измельчение – весьма энергоемкие операции, поэтому необходимо стремиться к уменьшению массы перерабатываемого материала, руководствуясь принципом: не измельчать ничего лишнего. Поэтому принципу из материала подлежащего измельчению, целесообразно перед измельчающей машиной выделить (насколько это возможно) куски (зерна) мельче того размера, до которого производится измельчение на данной стадии. Выделение “мелочи” осуществляется, например, ситовой классификацией = разделением сыпучих материалов на классы по крупности путем просеивания через одно или несколько сит. Классификация позволяет в значительной степени предотвратить попадание в измельчитель кусков (зерен) материала, размеры которых меньше или равны заданному наибольшему размеру кусков продукта, получаемого в данной дробилке (мельнице). При этом уменьшается расход энергии на измельчение, становится возможным увеличение производительности измельчителя, конечный продукт получается более равномерным по размерам кусков.